ЖУРНАЛ «СТА» №2/2008

ОБ ЗОР / АППА РАТ НЫЕ С Р Е ДС Т В А 18 сти и тепла увеличили расстояние ме жду модулями. Полагают, что новая система VPX для военных применений по своим па раметрам приблизится к cPCI. К ОММУТИРУЕМАЯ СЕТЕВАЯ СРЕДА СВЯЗИ I NFINI B AND В заключительной части статьи сле дует уделить внимание относительно новой спецификации коммутируемой сетевой среды связи InfiniBand, кото рая способна оказать своё влияние на развитие модульных систем нового по коления. Эта спецификация вводится стандар том PICMG 3.x – усовершенствованная архитектура для телекоммуникацион ных вычислений (ATCA). Базовая спе цификация стандарта (PICMG 3.0) по священа конструктивам ATCA. В каче стве примера на рис. 6 показано 16 сло товое шасси (фирма Schroff), соответст вующее стандарту PICMG 3.0 Rev. 2.0. Другие спецификации стандарта опре деляют для ATCA порядок картографи рования коммутируемой связи в физи ческие параметры: спецификация PICMG 3.1 посвящена Ethernet и Fibre Channel, PICMG 3.2 – InfiniBand, PICMG 3.3 – StarFabric, PICMG 3.4 – PCIe, PICMG 3.5 – RapidIO. Спецификация InfiniBand для рас пределённых систем с практически не ограниченной полосой пропускания определяет архитектуру взаимодейст вующих устройств, объединяемых в подсистемы ввода вывода для серверов нового поколения. Этот индустриаль ный стандарт соответствует требовани ям вычислительных систем и кластеров высокой производительности, преодо левающих ограничения в полосе частот традиционных систем путём миграции от архитектур с разделяемыми шинами к архитектурам коммутирующих фаб рик, в которых два и более узла соеди няются друг с другом через коммути руемую среду. Спецификация InfiniBand определяет особенности архитектуры модульных систем нового поколения, в частности подсистем ввода вывода и серверов вы сокой производительности, а также бу дущих настольных ПК (версия 1.0 а). Системы на базе InfiniBand обеспечива ют требуемое выделение полосы частот и гарантированное обслуживание по ка налам ввода вывода для всех приложе ний Центра Данных (ЦД) индивидуаль но, включая память, сетевой сервис и программное обеспечение (ПО) проме жуточного уровня (Middleware). Это по зволяет эффективно консолидировать все устройства ввода вывода в ЦД. Ар хитектура на основе сетевых каналов и коммутаторов хорошо может согласовы ваться с виртуальной серверной средой окружения, в которой множество вирту альных машин работают на одномфизи ческом сервере и обслуживают много физических конечных устройств. Такие системы могут эффективно решать мно гие проблемы компьютерных систем высокой производительности, такие как виртуализация и большая сетевая па мять (электронные хранилища данных). Системные взаимодействия обеспечи ваются коммутирующей фабрикой InfiniBand, что позволяет создавать ЦД, серверы и масштабируемые системно ориентированные сети (СОС), в кото рых приложения могут выполнять вы числения (обработку) и обмен промежу точными результатами после каждой очередной итерации. Коммутирующие фабрики InfiniBand состоят из сигнального коммутатора или набора коммутаторов и маршрути заторов, обеспечивающих компактную платформу для создания современных серверов, ЦД, СОС, высокопроизводи тельных вычислительных систем, под систем сетевой памяти и визуализации. Последовательные методы связи по принципу «точка точка» (см. мою статью в «СТА» 1/2008) и применение открытых стандартов (Gigabit Ethernet, PCIe, ASI, RapidIO, InfiniBand) были основой развития новых архитектур компактных модульных систем, на правленных на замену традиционных многоточечных архитектур на основе общей магистрали. Архитектура совре менных коммутирующих фабрик, по строенная на основе коммутаторов и маршрутизаторов, обеспечивает полосу частот 25 30 Гбит/с, а также гибкость, масштабируемость и расширяемость при ограничении числа допустимых сбоев. ПО промежуточного уровня (Middleware) становится важной со ставляющей распределённых модуль ных системно ориентированных сетей для многих промышленных и военных применений. Коммутирующие фабрики InfiniBand используются в распределённых СОС и ЦД для реализации интенсивных коммуникаций и вычислений, распре делённой параллельной обработки изображений и данных; также они на ходят применение в системах реально го времени. В ЫВОДЫ 1. Современные модульные системы переходят от магистральной к новой архитектуре на основе последова тельных коммутируемых сред (на пример PCIe и cPCIe), однако цен трализация управления коммутацией приводит к необходимости совер шенствования архитектуры с перехо дом на перспективную сетевую ком мутацию типа ASI и структуры ATCA. 2. Для широко распространённых мо дульных систем VME предусматрива ется постепенный переход на новую архитектуру VPX с использованием на этапе перехода совместимого рас ширения систем на основе последо вательных гигабитных коммутаций. 3. Применительно к модульным систе мам высокой производительности (масштабируемые системы, сервер ные кластеры, корпоративные цен тры данных) растёт популярность коммутируемой среды с практически неограниченной полосой пропуска ния InfiniBand и её расширения в ви де коммутирующих фабрик. 4. Системное развитие Gigabit Ethernet (GE, 10GE, 100GE) остаётся одним из приоритетных направлений в соз дании коммутируемой инфраструк туры модульных систем нового поко ления и высокопроизводительных комплексов. 5. Для построения высокопроизводи тельных серверных кластеров и цен тров обработки данных требуется эф фективная организация взаимодей ствия всех подсистем с единой мо дульной масштабируемой архитекту рой, включая кластеры процессоров, подсистемы памяти и коммутируе мые подсистемы ввода вывода. ● СТА 2/2008 www.cta.ru Рис. 6. Системное шасси AdvancedTCA, соответствующее стандарту PICMG 3.0